无级变速器的基本组成和工作原理

    本部分内容以奥迪Multitronic 无级变速器（CVT）为例进行介绍，该无级变速器的内部编号为01J。

    1.奥迪A4 01J CVT的基本组成

    奥迪A4 01J CVT主要由飞轮减振装置、前进挡离合器、倒挡制动器、行星齿轮机构、速比变换器、液压控制单元和电子控制单元等组成，如图1-32所示。

    图1-32  奥迪01J无级变速器的基本组成

    1—飞轮减振装置；2—倒挡制动器；3—辅助减速齿轮；4—速比变换器； 

    5—电子控制单元；6—液压控制单元；7—前进挡离合器；8—行星齿轮机构

    2.01J无级变速器的速比变换器

    速比变换器是CVT最重要的装置，其功用是实现无级变速传动。

    速比变换器由两组滑动锥面链系轮和专用链条组成，如图1-33所示。主动链轮由发动机通过辅助减速齿轮驱动，发动机转矩由传动链传递到从动链轮装置，并由此传给主减速器。每组链轮装置中的其中一个链轮可沿轴向移动，来调整传动链的跨度尺寸，从而连续地改变传动比。两组链轮装置必须同步进行，这样才能保证传动链系始终处于张紧状态，并且传动链系和链轮之间有足够的接触压力。

    图1-33  速比变换器的基本组成和原理

    （a）低速（传动比大）；（b）高速（传动比小）

    1—主动链轮装置；2—从动链轮装置；3—动力输出；4—动力输入；5—传动链条

    3. 01J无级变速器的电路控制

    电子控制部分主要由开关、传感器、电磁阀、继电器以及Multitronic控制单元等组成。01J无级变速器控制电路如图1-34所示。电路中：传感器G182用于监测链轮1处01J无级变速器的实际输入转速，无级变速器控制单元根据实际值与设定值间的比较，计算压力调节阀（N216）的控制电流，从而控制减压阀的位置；传感器G182和G195及发动机转速信号主要实现对换挡的监控；施压阀（VSPV）用于控制系统的压力，在特定功能下，始终提供足够的接触压力或调节压力；电磁阀N88用于控制离合器冷却阀（KKV）和安全阀（SLV）；压力调节阀N215用于控制离合器控制阀（KSV）；压力调节阀N216用于控制减压阀工作。此外，Multitronic控制单元的作用是根据各传感器信号实现以下控制：

    图1-34  01J无级变速器控制电路

    F—制动灯开关；F125—多功能开关；F189—Tiptronic开关；G93—变速器油温传感器；G182—变速器输入转速传感器；G193—自动变速器液压传感器1（离合器压力）；G194—自动变速器液压传感器2（接触压力）；G195—变速器输出转速传感器1；G196—变速器输出转速传感器2；N88—电磁阀1（离合器冷却/安全切断阀）；N110—换挡杆锁止电磁阀；N215—自动变速器控制阀1（离合器控制）；N216—自动变速器控制阀2（变速器控制）；J217—Tiptronic控制单元；J226—起动锁止和倒车灯继电器；S—保险丝；U—至Tiptronic方向盘（选装）；V—来自接线柱58；W—倒车灯；X—来自点火开关接线柱50；Y—至起动机接线柱50；Z—至倒车灯；①—传动系统CAN总成（低）；②—传动系统CAN总成（高）；③—换挡指示信号；④—车速信号；⑤—发动机转速信号；⑥—诊断插头；⑦—位于液压控制单元

    1）离合器接合控制。无级变速器控制单元根据发动机转速、变速器输入转速、加速踏板位置、发动机扭矩、制动力、变速器油温等这些参数计算出离合器额定压力，并且确定压力调节阀N215的控制电流值，从而控制离合器控制阀（KSV）的位置。离合器控制阀（KSV）在控制离合器压力时，还调整待传递的发动机扭矩。离合器压力又通过安全阀（SLV）传到手动换挡阀（HS）上。手动换挡阀再将油压传到前进挡离合器或倒挡离合器上。如果换挡位置位于N和P位时，手动换挡阀切断供油，前进挡离合器和倒挡离合器都与油底壳相通。01J无级变速器液压控制系统的油路如图1-35所示。

    图1-35  01J无级变速器液压控制系统的油路

    2）离合器安全切断控制。在01J无级变速器工作时，液压传感器G193监测液压控制部分中的离合器压力（实际压力）。实际离合器压力与无级变速器控制单元计算的额定压力不断进行比较。如果实际离合器压力明显高于离合器额定压力，不论手动换挡阀处于任何位置，无级变速器控制单元都会给电磁阀N88发出指令，使安全阀（SLV）工作，确保离合器快速分离。

    3）离合器冷却控制。为了防止离合器过热，离合器设有冷却系统。如果离合器的温度超过95 ℃时，无级变速器控制单元向电磁阀N88提供一额定电流，该电流产生一控制压力控制离合器冷却阀（KKV）工作。离合器冷却阀将压力油从冷却油回油管传到吸气喷射泵，吸气喷射泵又根据文丘里原理工作，从而对离合器进行冷却。

    4. 01J无级变速器换挡控制

    在无级变速器工作时，输导控制阀（VSTV）向压力调节阀N216提供一个约5 bar （1 bar=105Pa）的常压。N216根据无级变速器控制单元计算的控制电流产生控制压力，该压力控制减压阀的位置。根据控制压力，减压阀将调节压力传递到链轮1或2的分离缸上，当控制压力在1.8 bar与2.2 bar之间时，减压阀关闭。当控制压力低于压力1.8 bar时，调节压力传递到链轮1的分离缸上，同时，链轮2的分离缸与油底壳相通，无级变速器朝“超速”变速比的方向换挡。当控制压力大于2.2 bar时，调整压力传递到链轮2的分离缸上，同时，链轮1的分离缸与油底壳相通，无级变速器朝“起动扭矩”变速比的方向换挡。

    5. 01J无级变速器阀体

    01J无级变速器阀体主要由手动换挡阀、9个液压阀和3个电磁阀组成。其作用是：控制前进挡和倒挡离合器、调节离合器压力、冷却离合器、为接触压力控制提供压力油、控制传动、为飞溅润滑油罩盖供油。为了保护部件不损坏，液压控制部分中的限压阀（DVB）将最高压力限制在82 bar。为了防止启动时油泵吸入发动机进气，液压控制部分中装有最小压力阀（MDV）。当油泵输出功率高时，最小压力阀（MDV）打开，允许润滑油从回油管流到油泵吸入侧，提高油泵效率。